效率可接近试验水平的，且基本不受机组负荷的影响，全年可节省费用万美元，两年即收同投资。目前，国外发电厂已经将中高压变频调速技术比较广泛地应用于大型异步电动机中，通过它们长期运行实践可见，中高压大功率变频调速系统的经济效益良好，其可靠性也是可以得到保证的。国内厂用异步电机变频调速情况近年来，国家大力支持节能技术改造工作，中华人民共和国节能法国务院财政部等都对节能有规定，指出实现交流电动机调速节电作为重点措施，认真推广。发电厂的发电煤耗厂用电率指标为发电厂考核的首要指标，另外，电网迅速发展，对机组的调峰能力要求越来越高，调节辅机以适应电力安全经济运行，直接影响到电厂的安全性和发电成本，国内许多发电厂采用了变频技术进行技术改造，并取得了很好的效果。如山东黄岛发电厂的两台送风机引进美国罗克韦尔变频装置，年节电万度，可节约万元，两年内即可收回全部投资华能新华电厂的吸风机给水泵采用美国罗宾康多重化无谐波变频装置，节电率达到四川华鉴山发电厂在锅炉送引风机上采用国产北京利得华福单元串联多电平变频装置，节电效果达到。随着我国电网的不断扩大和电力作为商品逐渐成为买方市场，机组负荷率降低，大型机组也需要调峰运行甚至两班制运行，发电部门将越来越重视辅机工况调节时的节能问题。通过上述分析，随着高压大容量变频调速技术的日益成熟和产品价格的下降，将其应用于国内发电厂大型辅机，在技术和经济方面都是可行的。高压变频调速系统继电保护研究现状在降低厂用电率的同时，保证机组安全可靠地运行成为电厂管理人员和电气技术人员十分关注的问题因此，应用高压变频器，对电动机继电保护配置方案以及保护整定的影响，理所当然地得到了继电保护工作者的重视和研究。解决好这个课题，成为保证电厂安全运行的关键，具有重要的现实意义。随着变频调速理论和制造工艺的进步发展，国内外变频厂家对其变频器产品进行了大量的技术改进与完善，变频器的运行可靠性较前几年已经有了很大的提高。但不可否认，变频器作为个复杂的大功率电力电子装置，其长期稳定运行仍然受定冈素的影响，如电磁干扰元器件质量环境温度空气洁净度和人员维护水平等，正由于有上述因素的存在，发电厂在厂用高压电动机变频改造上抱有疑虑，发电厂重要辅机旦跳闸，将直接导致发电生产过程的波动中断，给电厂安全稳定运行造成冲击。在变频改造中，如何避免由于变频器故障造成的事故，提高机组辅机的运行可靠性，成为电厂最重要的考虑。为此，除了选择可靠性高的变频器外，电厂般还会要求变频器配置完善的保护功能。因此在以往的高压变频器调速系统的实现上，人们关注电力电子器件的性能及变频功能本身的实现，保护方面较多考虑对电力电子器件的保护，如的吸收电路快熔保护等，而较少涉及高压变频系统中电动机的保护。高压变频调速系统分为变频工频两种运行方式，而工频方式下电动机的保护相对成熟，故应把重点放在变频调速系统变频运行时电动机的保护上。本文将对此进行有益的研究。小结本文完成的主要工作有通过分析电动机变频运行方式与工频方式下电气量的差异，对电动机变频运行时保护面临的问题进行了分析，并给出变频时电动机的保护配置。针对电动机自启动过程中，由于普通保护级传变特性不致导致差动保护误动这个问题，提出两种有效的解决方案针对在故障发生时可能存在饱和导致差动保护误动的问题，给出了饱和的主要判别方法。详细分析了改造后电动机的长启动保护电流速断保护低电压保护接地保护过电流保护的整定方法针对变频运行时相量差动不能使用的问题，提出了应用采样值差动保护作为需配置差动保护的电动机主保护的解决措施，深入分析了采样值差动保护的原理及选择方法动作模糊区等问题，最后给出了采样值差动的保护方案。简略介绍了电动机差动保护的硬件配置，分析描述了图形化平台的功能与特点，并基于该平台完成了差动保护动作逻辑图的组态，实现了基于该平台的电动机差动保护软件的开发。第章变频调速系统中的电动机保护分析变频器原理从交流异步电动机的转速公式可以分析如何改变异步电动机的转速㈣式中以电动机运行时转速电动机电源频率电动机极对数电动机转差率由上式可看出，只要调节或厂三个变量，即可实现调速目的，由此，可得出三种基本调速方法改变电机的极对数。属于有级调速，应用场合有限。如些电厂采用的双速循环水泵双速引风机即采用这种调速方式。改变电机的转差率。这种调速方式结构简单，有定的应用场合。如串级调速转子串电阻调速均属这种方式。改变电机电源的频率厂。该调速方式效率最高，可以构成高动态性能的交流调速系统，是应用场合最多，最有发展前途的种调速方法。电动机旦制造完成，其般已经确定，由于转速刀与频率厂之间为线性关系，从理论上分析调速样的电流。同样的整定值，但对于采样初始时刻不同的两个采样序列和的判断结果是不同的，采样序列有三个采样点满足式，而采样序列只有两个采样点满足式，也就是说为了能够有三个点能够满足式，那么采用采样序列的电流幅值会大于采用采样序列的电流幅值，因此瞬时采样值电流差动保护在动作值上可能不同，也就是动作区间上有模糊区。具体说来，就是存在个区间，当工频电流有效值，满足时，采样值差动能可靠动作当足时，采样值差动保证不动作但是当时，采样值差动处于临界状态，保护可能动作也可能不动作，具体要根据工频电流的相位而定。文献以为例详细讨论了。的模糊区问题，本文将以为例讨论岛屯。以及的模糊区，以下关于模糊区的讨论均基于的前提下展开的采样值差动保护抗饱和原理包括了电流互感器的漏抗和二次负载阻抗，般电阻分量占优，在定性分析时可以当作纯电阻处理。由公式可知，铁芯的饱和与次电流的频率有关当变频器输出的电流频率越低，铁芯越容易饱和。当饱和不是非常严重时，通常的制动特性可以保证不会误动作。当进入深度饱和时，现在比较成功的解决方案是采用时差法。即内部短路时，差动保护与故障启动元件几乎是同时刻动作的。而外部严重故障，深度饱和时，差动元件总要较启动元件晚定时间以等待差流出现，差动元件才动作。这样，利用启动元件与差动元件时差的多少有无，就可以判别是否出现严重饱和。饱和判别元件动作后，常规办法是将保护闭锁毫秒。这样，在外部严重故障，饱和，但故障发展至内部时，将会使保护延后毫秒跳闸。万出现这样的故障，对电力系统的危害是很大的。饱和时，通常的制动特性误动作的根本原因是两侧在饱和状态下波形畸变不致。如图所示，假设存在波形畸变，如之所示，另个可保证无失真传变，如所示，则在二次侧可得到个差流，常规的差动保护为了避免误动需要躲过这个差流。理论和试验都证明，即使在非周期分量最严重的故障情况下，在发生短路的开始阶段，般有毫秒的线性传变区。此外，在次电流过零后，也会有个线性传变区。由于的励磁电流不能突变，铁芯磁通由不饱和进入饱和需要定时间。由大量的录波图可知，在故障发生的起始毫秒时间内即周波内，没有进入饱和状态，仍然可以正确传变二次电流，如果保护能在这段时间内能够动作，就可以在饱和之前切除故障。由采样瞬时值原理构成的差动保护就是利用了这个线性变换区。它首先要判断出处于饱和区还是线性区，由图中的差流波形可知，差流波形在过零点附近会出现间断，此时若值对应的角度不小于则必能躲过因饱和而产生的差流。采样值差动保护实现方案无论是常规相量差动还是采样值差动，在应用到高压变频电动机保护时都面临着工作频率宽范围变化的问题。针对这种情况，本方案采取频率跟踪的办法来保持周波采样点数不变，此时需要实时跟踪信号的基波频率。因为采样值差动不涉及傅氏计算，不需要安装低通滤波器，所以不存在采样值幅值衰减的问题。的选取是实现采样值差动保护动作特性的关键。以模值和制动为例，根据文献的研究，和的选取应该满足采样值保护的特点就是动作速度快。但是它存在的最大问题就是在严重饱和后，最短只有毫秒的线性变换区，为了使保护抗饱和能力比较强，保护判别的数据窗般不能太长。从可靠性的角度适当增加重复判别的次数是十分必要的，可以大大提高保护的动作可靠性，这对于差动保护来说是及其重要的。综合考虑以上原因，本方案中，选取动作条件为。将斜率定值整定为。最小动作电流屯。可以参考常规相量差动保护，按照倍负载额定电流选取。差动拐点电流，。的整定，可取厶为电动机额定电流。按照这个整定原则，在每次采样结束后把电流的采样值代入式，并把每次采样值是否满足记录下来，判断满足的采样次数是否符合次连续采样中有次满足动作的要求，满足则出口跳闸，不满足的话那么出口不跳闸，保护程序的流程图如图所示。低电压保护对于火电厂的重要辅机，要确保在母线电动机成组自启动时能够持续运行，则低电压动作定值不应大于。对电压源型变频器而言，它有大容量的高压电容器作为整流滤波环节，由于该电容具有定的储能作用，因此变频器在电压降低情况下仍然具备定的带载能力，而且在装置内滤波电容越大负荷运行频率越低输出功率越小，则可维持的时间越长。图图为现场Ⅶ多电平单元串联电压源型变频器瞬停试验时所录的电气量波形，该波形可以说明变频器在电压降低情况下具备定的带载能力。因此系统在变频方式下运行时，保护动作时间的设置应该比工频运行时长，这样才能保证在系统外部故障导致瞬时暂态欠压时电动机不会造成跳闸停机。因此，对于变频状态的电动机的低电压保护，在动作电流的整定上可以等同于工频运行方式下而在动作时间上应有适当的延时。过电流保护变频器的输入电流基本上反映了电动机电流变化的情况，反映了正常运转电机的负载变化，故可以参考电机的过电流继电保护算法，按躲过保护安装处的最大负载电流来整定。由于变频器过载能力很差，所以不能按照电机的启动时间来整定，而且对整个回路的整定时问也没有什么上下级配合的问题，应该只按照移相变压器的过电流时间来整定，般整定为秒。现在的继电保护装置广泛的采用了数字式综合保护，其返回系数也不能再按照电磁式继电器的来考虑，而应该按照来考虑。综上所述，应用高压变频器后电机的过电流保护值应按下式整定接地保护电动机的单相接地是电动机较常见的故障，般主流的电压型高压变频器均有移相变压器，将电动机与系统电网隔离，在变频器输出电缆或电动机发生单相接地短路时对厂用电母线系统侧基本没有多大影响，原先进线开关上或厂用电母线上的单相接地保护不会动作。由于变频器的输出端是不接地的，且变频器般